《细胞》子刊：禁食模拟饮食可激活抗肿瘤免疫反应，提高免疫治疗效果！

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三阴性乳腺癌（雌激素受体、孕激素受体和原癌基因Her-2均为阴性）约占乳腺癌的15%~20%，极易复发和转移，预后较差[1-2]。寻找有效的治疗方案，对于提高三阴性乳腺癌患者的生存率有着重要的意义。

近年来，免疫检查点疗法在肿瘤治疗中大放异彩，也被应用于三阴性乳腺癌的治疗，然而其结果却不尽如人意。临床医生以及科研人员一直在寻找可靠的方法，期望某些方法能成为免疫检查点疗法的“助手”，帮助增加其治疗效果。

研究人员发现，使用营养成分模拟禁食，即禁食模拟饮食（FMD）能激活免疫系统，与化疗以及激素疗法等肿瘤疗法产生协同抗肿瘤效果[3-4]。基于此，研究人员推测，FMD应该能作为免疫检查点疗法合理“辅助”，诱导其产生更好的抗肿瘤效果。

近日，由意大利米兰FIRC分子肿瘤学研究所的Valter D. Longo领衔的研究团队在Cell Reports期刊发表重要研究成果[5]，为上述问题提供了肯定的答案。

他们发现，给予三阴性乳腺癌荷瘤小鼠FMD，可改善肿瘤微环境，激活抗肿瘤免疫反应，有效提高免疫检查点疗法的效果，并在控制肿瘤的同时，减少药物的毒副作用。

这项研究为提高免疫检查点疗法的效果提供了新的思路，从营养干预的角度，为三阴性乳腺癌的临床治疗提供了可转化的方案。

论文首页截图

2021年，Valter D. Longo课题组就发现，FMD阻止了三阴性乳腺癌的癌症干细胞免疫逃逸，表明FMD有助于抑制肿瘤的转移[6]。那么，FMD又是怎样帮助提高免疫检查点疗法效果的呢？研究人员开始了如下的探索。

研究人员首先在小鼠乳腺接种4T1乳腺癌细胞，建立了小鼠三阴性乳腺癌原位肿瘤模型。对于荷瘤小鼠，分别给予禁食模拟饮食（FMD）和标准饮食（AL），并给予荷瘤小鼠抗PD-L1抗体或抗OX40抗体或二者联合治疗。

结果表明，仅给予荷瘤小鼠FMD处理就可以延缓肿瘤生长。而FMD组荷瘤小鼠接受序贯性抗PD-L1抗体和抗OX40抗体的联合免疫治疗后，相较于FMD单独处理组以及AL联合免疫治疗组，肿瘤体积显著减小。

免疫检查点疗法依赖于免疫细胞发挥抗肿瘤作用，为了确定免疫系统是否在FMD联合免疫治疗中发挥作用，研究人员使用了免疫缺陷小鼠（NSG）建立原位三阴性乳腺癌模型，并给予这些荷瘤小鼠同样的联合治疗方案。结果表明，在NSG小鼠中，FMD单独处理无法抑制肿瘤生长，FMD联合免疫治疗也失去了抗肿瘤作用。这些结果提示我们，FMD联合免疫治疗的起效，离不开免疫系统的参与。

FMD加强了抗PD-L1抗体及抗OX40抗体联合疗法的效果

既然免疫系统在FMD联合免疫治疗中发挥了作用，那么，哪些免疫细胞是参与抗肿瘤免疫反应的“主力军”呢？

研究人员使用了单细胞转录组测序来分析肿瘤微环境中免疫细胞群体的改变。结果表明，FMD联合免疫治疗组中，活化的CD8+T淋巴细胞，γδT细胞，常规CD4+T淋巴细胞以及调节性T淋巴细胞（Treg）细胞高度富集。

在CD8+T淋巴细胞和γδT细胞这两群细胞中，GzmB+和Ki-67+的细胞比例上升，意味着这两群细胞的杀伤能力和增殖能力也有所提升，能更加有效地攻击肿瘤细胞。流式细胞术分析也表明，瘤内的免疫抑制性细胞减少，这也有利于抗肿瘤免疫反应的进行。

免疫细胞群体富集情况

除了免疫细胞浸润不足，胶原高度沉积也是三阴性乳腺癌的显著特征之一，且该特征与肿瘤进展及不良预后相关[7-8]。因此，研究人员进一步探究了FMD是否会影响胶原及肿瘤基质重塑。

通过免疫组化染色，研究人员发现，FMD组小鼠接受联合免疫治疗后，相较于接受联合免疫治疗的AL组小鼠，肿瘤胶原纤维沉积减少，且胶原纤维变细，分布也更为稀疏。

除了肿瘤基质，肿瘤血管在肿瘤发生、进展及转移中也有着重要的作用，血管结构和功能也与免疫细胞浸润息息相关。而肿瘤血管正常化可提升肿瘤血管灌注，增加免疫细胞浸润，提升免疫检查点疗法效果[9-10]。研究人员发现，FMD联合免疫治疗组中，肿瘤血管内皮细胞和周细胞减少，且形态趋于不成熟，分支不规则，无法形成致密的血管网络，且肿瘤血管灌注功能也得到改善。

FMD处理可重塑肿瘤基质，诱导肿瘤血管正常化

前面我们说到，免疫检查点疗法广泛应用于多种癌症的临床治疗，然而部分患者接受治疗后易产生严重的免疫相关不良事件（irAEs），甚至导致死亡，因此，控制免疫治疗的副作用也有着重要的意义。

给予AL组小鼠抗PD-L1及抗OX40抗体联合治疗，极易出现过敏，甚至导致小鼠死亡，而FMD组小鼠接受联合免疫治疗后，则不会出现这种致死性的副作用——FMD处理减少了联合免疫治疗所诱导的嗜酸性粒细胞、肥大细胞以及不成熟的粒细胞，可有效减轻小鼠的过敏反应。

这一结果再次佐证了FMD处理的优越性——不仅促进了免疫检查点疗法杀伤肿瘤，还能减轻这种治疗带来的副作用。

研究人员也检测了这种方法是否对三阴性乳腺癌的其他亚型也能产生抑制效果。他们建立了TS/A原位乳腺癌模型，并对FMD组荷瘤小鼠给予联合免疫治疗。与4T1肿瘤模型结果类似，FMD联合免疫治疗能改善肿瘤微环境，显著抑制TS/A肿瘤生长。

FMD联合抗PD-L1抗体及抗OX40抗体，有效抑制了TS/A肿瘤生长

研究人员也通过流式细胞术分析确认，FMD联合免疫治疗可以对早期耗竭的效应CD8+T淋巴细胞进行重编程，这些CD8+T淋巴细胞重新激活，有效杀伤肿瘤细胞。此外，代谢组学分析也表明，FMD处理改变了4T1肿瘤的代谢模式，使其从糖酵解转变为氧化磷酸化，这可能与肿瘤生长延缓相关。

总的来说，这项研究表明禁食模拟饮食对机体抗肿瘤免疫反应的调节作用，FMD可重塑肿瘤微环境，有效提高三阴性乳腺癌对免疫检查点疗法的响应，提高免疫检查点疗法的效果。由于FMD还帮助减轻了荷瘤小鼠因免疫检查点疗法产生的副作用，安全性得到证实，因此这种方案也具有一定的临床转化意义。

FMD作为一种有前景的营养干预措施，如果能在临床治疗中测试其对于低免疫原性肿瘤的治疗效果，验证其有效性，那将为更多肿瘤患者带去福音。

参考文献：

1. Denkert C, Liedtke C, Tutt A, von Minckwitz G. Molecular alterations in triple-negative breast cancer-the road to new treatment strategies. Lancet. 2017;389(10087):2430-2442.

2. Bareche Y, Buisseret L, Gruosso T, et al. Unraveling Triple-Negative Breast Cancer Tumor Microenvironment Heterogeneity: Towards an Optimized Treatment Approach. J Natl Cancer Inst. 2020;112(7):708-719.

3. Lee C, Raffaghello L, Brandhorst S, et al. Fasting cycles retard growth of tumors and sensitize a range of cancer cell types to chemotherapy. Sci Transl Med. 2012;4(124):124ra27.

4. Caffa I, Spagnolo V, Vernieri C, et al. Fasting-mimicking diet and hormone therapy induce breast cancer regression [published correction appears in Nature. 2020 Dec;588(7839):E33]. Nature. 2020;583(7817):620-624.

5. Cortellino S, Raveane A, Chiodoni C, et al. Fasting renders immunotherapy effective against low-immunogenic breast cancer while reducing side effects. Cell Rep. 2022;40(8):111256. doi:10.1016/j.celrep.2022.111256

6. Salvadori G, Zanardi F, Iannelli F, Lobefaro R, Vernieri C, Longo VD. Fasting-mimicking diet blocks triple-negative breast cancer and cancer stem cell escape. Cell Metab. 2021;33(11):2247-2259.e6.

7. Nissen NI, Karsdal M, Willumsen N. Collagens and Cancer associated fibroblasts in the reactive stroma and its relation to Cancer biology. J Exp Clin Cancer Res. 2019;38(1):115.

8. Peng DH, Rodriguez BL, Diao L, et al. Collagen promotes anti-PD-1/PD-L1 resistance in cancer through LAIR1-dependent CD8+T cell exhaustion. Nat Commun. 2020;11(1):4520.

9. Zheng X, Fang Z, Liu X, et al. Increased vessel perfusion predicts the efficacy of immune checkpoint blockade. J Clin Invest. 2018;128(5):2104-2115.

10. Huang Y, Kim BYS, Chan CK, Hahn SM, Weissman IL, Jiang W. Improving immune-vascular crosstalk for cancer immunotherapy. Nat Rev Immunol. 2018;18(3):195-203.

本文作者丨戚子蔚

责任编辑丨代丝雨